基于微分流量模型的路由器隊列控制研究.pdf

1、碩士學位論文摘 要隨著 I n t e r n e t 的飛速發(fā)展，由于竟爭網絡資源而導致的網絡擁塞問題越來越嚴重。 在路 由器等交換設備上應用有效的隊列管理算法對于提高網絡性能來說顯得愈發(fā)重要。 近年來， 各類多媒體實時業(yè)務流的應用不斷拓展， 對網絡傳輸的延時和抖動提 出了更高的要求 。 隊列的長度及其變化是影響網絡的延時和抖動的重要因素， 使用有效的方法對隊列的長度進行控制并降低隊列長度的變化幅度和范圍，是控制延時和抖動問題的關鍵.

2、由于端到端的擁塞控制作用有限，I E T F推薦在路 由器上使用主動隊列管理( A Q M)技術與 T C P 擁塞控制相配合來避免擁塞，并推薦 R E D作為候選算法。R E D 算法目 前已 經成為使用最為廣泛的主動隊列管理算法。由于缺少系統(tǒng)性的理論和分析， 調整 R E D算法的參數十分困難。 不合適的參數配置將導致 R E D算法的性能比單純的隊尾丟棄的性能更差。本文在分析 T C P 流量控制微分方程模型的基礎上， 提出一種新

3、的隊列波動分析方法。 將 R E D隊列管理看作一種擾動作用下的單位反饋控制系統(tǒng)，將期望隊長作為系統(tǒng)的輸入， 即時隊長作為系統(tǒng)的輸出， 將隊列的波動， 即期望隊長和即時隊長之差作為系統(tǒng)的誤差，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差進行分析。分析結果認為 R E D算法分組丟棄函數的斜率對隊列的波動有較大影響。 針對以窗口控制機制為核心的流量模型無法對 U D P流量的變化進行描述的問題，本文在路由器隊列長度變化中加入 U D P 流量的影響， 建立了T C

4、P 和 U D P 混合流量的隨機微分方程模型，實現了對原有 T C P微分流量模型的擴展。通過求解路由 器在穩(wěn)定狀態(tài)下的分組丟棄概率，改進了原有基于 T C P流的 R E D隊長控制方法，使之能適用于 T C P和U D P 的混合流的隊長控制。本文使用 N S 2 作為網絡仿真實驗平臺， 對研究結果進行驗證和分析。 實驗結果表明:穩(wěn)定狀態(tài)下，在路由器上進行 R E D隊列控制時，適當調整分組丟棄函數的 斜率， 將顯著降低隊 列的

5、抖動。 另一方面， 改進后的面向T C P 和U D P 棍合流的R E D隊列長度控制方法對于 T C P以 及 T C P 和 U D P 的混合流均具有較好的適應性， 采用該方法可以使得路由器的實際隊列長度保持在期望控制隊列長度附近波動。關鍵字:隊列控制;流I t模型:穩(wěn)態(tài)誤差; R E D ;延時: 抖動: N S 2碩士學位論文t h e m i x t u r e f l o w s o f T C P a n d

6、 U D P . U s i n g t h i s m e t h o d c o u l d m a k e a c t u a l r o u t e rq u e u e l e n g t h k e e p i n g o n f l u c t u a t i n g a r o u n d t h e v i c i n i t y o f e x p e c t e d q u e